(57)【要約】【課題】  パターン寸法の変化を招くことなく、ラインエッジラフネスの低減をはかる。【解決手段】  被処理基板１１上に化学増幅型のレジストを塗布し、塗布後ベーク・露光・露光後ベーク・現像・リンス・乾燥処理することによって、レジストパターンを形成する方法であって、露光後ベーク時に被処理基板１１を、該基板１１の表面に平行で且つ時間と共に方向が相対的に変化する電界が存在する環境に置く。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板上に化学増幅型のレジストを塗布し、塗布後ベーク・露光・露光後ベーク・現像・リンス・乾燥処理することによって、レジストパターンを形成する方法であって、
前記露光後ベーク時に前記被処理基板を、該基板の表面に平行で且つ時間と共に方向が相対的に変化する電界が存在する環境に置くことを特徴とするレジストパターン形成方法。
【請求項２】
前記露光後ベーク時に前記被処理基板を、二組の互いに直交し、且つ該基板の表面に平行な電界を発生する環境に置き、前記二組の電界の強度を経時的に変化せしめることにより、総合の電界強度及び方向を変化せしめることを特徴とする請求項１記載のレジストパターン形成方法。
【請求項３】
前記露光後ベーク時に前記被処理基板を、前記基板の表面に平行な電界を発生する環境に置き、前記基板の表面と直交する軸を中心として前記基板又は電界を回転せしめることを特徴とする請求項１記載のレジストパターン形成方法。
【請求項４】
化学増幅型のレジスト膜に所望パターンが露光された被処理基板をベークするためのベーク装置であって、
前記被処理基板が載置され、該基板を加熱処理するベーク板と、
前記ベーク板上に、前記基板を挟んで対向配置された第１の電極対と、
前記ベーク板上に、前記基板を挟んで対向配置され、且つ第１の電極対とは直交する関係で配置された第２の電極対と、
第１及び第２の電極対にそれぞれ交流電圧を印加し、前記基板に平行且つ時間とともに方向が相対的に変化する電界を印加する手段と、
を具備したことを特徴とするベーク装置。
【請求項５】
化学増幅型のレジスト膜に所望パターンが露光された被処理基板をベークするためのベーク装置であって、
前記被処理基板が載置され、該基板を加熱処理するベーク板と、
前記ベーク板上に、前記基板を挟んで対向配置された一対の電極と、
前記電極間に直流電圧を印加する手段と、
前記基板の表面と直交する軸を中心として前記基板又は前記電極を回転させる手段と、
を具備してなることを特徴とするベーク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レジストパターン形成方法に係わり、特に露光後ベーク処理の改良をはかったレジストパターン形成方法に関する。さらに、このレジストパターン形成方法に使用するためのベーク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＳＩの高集積化に伴い、半導体素子のパターンは益々微細化しており、半導体素子を形成するためのレジストパターンも微細化している。そして、半導体素子のパターン寸法の微細化に伴い、レジストパターンのラインエッジラフネスが問題となっている。
【０００３】
レジストパターンにラインエッジラフネスが存在すると、半導体素子特性を劣化する要因となる。レジストパターンのラインエッジラフネスを低減する例としては、レジストパターン形成後にリフローベークする方法などがある（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この種の方法では、処理前後でパターン寸法が変化するという問題があった。
【特許文献１】特開２００１−３３２４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、従来のレジストパターン形成方法にあっては、パターン寸法の微細化に伴いエッジラフネスが問題となっている。これを防止するためにリフローベークする方法では、パターン寸法が変化するという問題を招くことになる。
【０００５】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、パターン寸法の変化を招くことなく、ラインエッジラフネスの低減をはかることのできるレジストパターン形成方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記のレジストパターン形成方法に使用するためのベーク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、次のような構成を採用している。
【０００７】
即ち、本発明の一態様は、被処理基板上に化学増幅型のレジストを塗布し、塗布後ベーク・露光・露光後ベーク・現像・リンス・乾燥処理することによって、レジストパターンを形成する方法であって、前記露光後ベーク時に前記被処理基板を、該基板の表面に平行で且つ時間と共に方向が相対的に変化する電界が存在する環境に置くことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の別の一態様は、化学増幅型のレジスト膜に所望パターンが露光された被処理基板をベークするためのベーク装置であって、前記被処理基板が載置され、該基板を加熱処理するベーク板と、前記ベーク板上に、前記基板を挟んで対向配置された第１の電極対と、前記ベーク板上に、前記基板を挟んで対向配置され、且つ第１の電極対とは直交する関係で配置された第２の電極対と、第１及び第２の電極対にそれぞれ交流電圧を印加し、前記基板に平行且つ時間とともに方向が相対的に変化する電界を印加する手段と、を具備したことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の別の一態様は、化学増幅型のレジスト膜に所望パターンが露光された被処理基板をベークするためのベーク装置であって、前記被処理基板が載置され、該基板を加熱処理するベーク板と、前記ベーク板上に、前記基板を挟んで対向配置された一対の電極と、前記電極間に直流電圧を印加する手段と、前記基板の表面と直交する軸を中心として前記基板又は前記電極を回転させる手段と、を具備してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、被処理基板上に任意の膜厚でレジストを塗布し、塗布後ベーク・露光・露光後ベーク・現像・リンス・乾燥することによって、レジストパターンを形成するパターン形成方法において、露光後ベーク時に被処理基板を、基板表面に平行且つ時間と共に方向が相対的に変化する電界が存在する環境に置くことにより、形成するレジストパターンのラインエッジラフネスを低減することができる。そしてこの場合、リフローベークする方法とは異なり、パターン寸法の変化を招くこともない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施形態を説明する前に、従来のパターン形成を行った場合にラインエッジラフネスが発生する理由について、図６を用いて説明する。図６（ａ）は露光によって発生した酸の分布、図６（ｂ）は露光後ベークによって酸が移動する様子、図６（ｃ）は現像によって形成されるエッジを示している。
【００１２】
半導体ウェハ等の被処理基板上に化学増幅型のレジストを塗布し、塗布後ベーク・露光を行った状態では、図６（ａ）に示すように、露光によって発生した酸は露光部内に留まっている。しかし、露光後ベーク工程により、図６（ｂ）に示すように、レジスト膜中のポテンシャルエネルギーの差異によって、露光により発生した酸の拡散に偏りが生じ、酸の一部が未露光部に飛び出してしまう。そして、この酸の偏りにより、図６（ｃ）に示すように、現像後にラインエッジラフネスが発生する。
【００１３】
本実施形態は、上記の露光後ベーク時における酸の偏りを防止するものである。以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
まず、図１に示すように、半導体ウェハ等の被処理基板１１上に化学増幅型のレジスト１２をスピンコートにより塗布した後に、レジストのベーク（塗布後ベーク）を行う。ここで、化学増幅型のレジスト１２としては、例えばＪＳＲ株式会社製Ｍ６０Ｇを用いることができる。
【００１５】
次いで、図２に示すように、透明基板２１上の一部に遮光膜２２を形成した、例えばＬ／Ｓ（ラインアンドスペース）パターンのマスク２０を用い、レジスト１２を紫外線，電子線，又はＸ線により露光する。この露光により、レジスト１２中には露光部１２ａと未露光部１２ｂが存在することになる。このときの露光部１２ａ及び未露光部１２ｂにおける酸の配置は、前記図６（ａ）に示す通りである。
【００１６】
次に、図３に示すベーク装置に被処理基板１１を設置し、露光後ベーク処理を行う。図３のベーク装置には、被処理基板１１を載置する熱板（ベーク板）３１上に、被処理基板１１を挟んで対向するように第１の電極３２ａ，３２ｂが配置され、更にこれらの電極３２ａ，３２ｂと直交する関係で第２の電極３３ａ，３３ｂが配置されている。そして、電極３２ａ，３２ｂ間に交流電源３４により第１の交流電界が印加され、電極３３ａ，３３ｂ間に交流電源３５により第１の交流電界とは１／４周期ずれた交流電界が印加されるようになっている。
【００１７】
なお、交流電源３４，３５の電圧は、被処理基板１１の表面に十分な電界を印加できる強さであれば良く、例えば８インチウェハでは５ｋＶとすればよい。また、被処理基板１１上のパターンに応じてｘ方向とｙ方向の電圧の大きさを変えるようにしても良い。例えば、ｙ方向に沿ったラインパターンが多く、そのエッジラフネスをより低減した場合は、ｘ方向の電源３４よりもｙ方向の電源３５の電圧を大きくすればよい。
【００１８】
上記のようにベーク装置の電極３２ａ，３２ｂ及び３３ａ，３３ｂに上記の電界を印加することにより、被処理基板１１の表面には回転する電界が印加される。このため、ベーク時に移動しようとする酸は、電界により移動方向が規制され、未露光部に大きくはみ出すことはない。
【００１９】
露光後ベーク処理が終わった後は、現像・リンス・乾燥処理を行う。これにより得られたレジストパターンのラインエッジラフネスは、前記した回転する電界により酸の移動が規制されたことから、大きく低減されていた。
【００２０】
このように本実施形態によれば、露光後ベーク時に被処理基板１１を、該基板１１の表面に平行で且つ回転する電界が存在する環境に置くことにより、酸の移動を抑制することができる。このため、パターン寸法の変化を招くことなく、ラインエッジラフネスの低減をはかることができる。
【００２１】
（第２の実施形態）
図４及び図５は、本発明の第２の実施形態に係わるベーク装置の概略構成を説明するためのもので、図４は平面図、図５は断面図である。なお、図３と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００２２】
本実施形態が先の実施形態と異なる点は、交流電界を印加するのではなく直流電界を印加し、電界を回転させる代わりに基板を回転させることにある。
【００２３】
被処理基板１１を載置する熱板（ベーク板）３１上に、被処理基板１１を挟んで対向するように電極４２ａ，４２ｂが配置されている。そして、電極４２ａ，４２ｂ間に直流電源４４により基板表面と平行な方向に電界が印加されるようになっている。また、ベーク板３１は回転機構４７により回転するものとなっている。ここで、ベーク板３１の中心に被処理基板１１の中心を合わせることにより、被処理基板１１は基板表面の中心を軸として回転することになる。なお、図中の４８はベーク板３１上に被処理基板１１をセットするためのピンを示している。
【００２４】
先の実施形態と同様に、図１及び図２に示すように、被処理基板１１上に化学増幅型のレジスト１２を塗布し、塗布後ベークを行った後に、マスク２０を用いてレジスト１２を露光した。
【００２５】
次に、図４及び図５に示したベーク装置に被処理基板１１を設置し、露光後ベーク処理を行った。このとき、被処理基板１１の表面に平行に直流電界が印加され、且つ被処理基板１１は回転しているため、被処理基板１１の表面には回転する電界が印加されるのと等価となる。従って、先の実施形態と同様に、ベーク時に移動しようとする酸は、電界により移動方向が規制され、未露光部に大きくはみ出すことはない。
【００２６】
このように本実施形態によれば、露光後ベーク時に被処理基板１１を、該基板１１の表面に平行な直流電界が存在する環境に置くと共に、被処理基板１１を回転させることにより、レジスト１２中の酸の移動を抑制することができる。このため、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００２７】
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。実施形態では、レジストとしてＪＳＲ株式会社製Ｍ６０Ｇを用いたが、これに限らず、露光により酸が発生する化学増幅型レジストを用いることができる。また、第２の実施形態では被処理基板を載置したベーク板を回転させるようにしたが、この代わりに、被処理基板１１の中心を軸として電極４２ａ，４２ｂを回転させるようにしても良い。
【００２８】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】被処理基板上にレジストを塗布した状態を示す断面図。
【図２】マスクのパターンをレジストに露光した状態を示す断面図。
【図３】第１の実施形態に用いたベーク装置の概略構成を示す平面図。
【図４】第２の実施形態に用いたベーク装置の概略構成を示す平面図。
【図５】第２の実施形態に用いたベーク装置の概略構成を示す断面図。
【図６】露光後ベーク時の酸の移動によりラインエッジラフネスが発生する理由を説明するための模式図。
【符号の説明】
【００３０】
１１…被処理基板
１２…レジスト
１２ａ…露光部
１２ｂ…未露光部
２０…マスク
２１…透明基板
２２…遮光膜
３１…熱板（ベーク板）
３２ａ，３２ｂ…第１の電極
３３ａ，３３ｂ…第２の電極
３４，３５…交流電源
４２ａ，４２ｂ…電極
４４…直流電源
４７…回転機構
４８…ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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